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即使基因发生突变,祖先生活的环境也被深深地烙上了基因的烙印

发布时间:2020-06-17 12:35:41

上排:藏公鸡(左)、女藏鸡(右)。下排:雄性低地鸡(左)和雌性低地鸡(右)。

有机体适应新环境的途径很多,其中最重要的是基因突变,通过基因突变获得新的功能和特性,从而适应新的环境;二是表型可塑性(表型可塑性)并不改变DNA的遗传密码,而是改变不同基因的活性,从而改变生物体的行为、形态和生理。

进化生物学家一直在争论两者之间的关系。生物如何决定使用表型可塑性和基因突变?而表型可塑性并不是基因突变的垫脚石?

根据一项新的研究,生物对祖先的生存环境有长期的记忆,帮助他们适应环境的变化。当生物进入新的环境时,他们更依赖于基因突变所获得的新特性。

这项研究比较了青藏高原和附近低海拔地区的鸡群。大约4000到4500年前,家鸡被东南亚野生红原鸡驯养。西藏鸡大约在1200年前进入青藏高原。和人类一样,它们获得了适应高海拔的新基因,血液中携带氧气的红细胞数量也在增加。

洪源鸡

为了研究表型可塑性和基因突变的相对效应,科学家们进行了一系列试验。他们从青藏高原及附近四川省海拔3300米的地方选择家鸡品种,并在这两个地区同时孵化和饲养这两个家禽品种。

科学家们研究了低地鸡和藏鸡在脑、肝、肺、心脏和肌肉五种组织中基因表达的差异。要做到这一点,他们需要分析这些组织和细胞中的RNA。

基因组由DNA组成,DNA包含了生物体的所有遗传指令。为了执行这些指令,细胞需要读取DNA并将其转录成信使RNA。

DNA、RNA和蛋白质的转化关系

通过分析细胞中的全部RNA(称为转录组),科学家们可以确定一个基因何时被激活,何时被关闭。

科学家们发现,当鸡第一次进入青藏高原时,由许多突变引起的表型变化是必不可少的,但当西藏鸡被带回低地时,表型变化主要由转录组决定。

当研究生重新进入祖先的环境时,如何重新识别它们将是非常有趣的。与适应新环境相比,表型可塑性在生物体返回祖先家园时起着更重要的作用。这些发现揭示了过去的经验影响未来进化的机制。

卵孵化率相似,在青藏高原孵化时,低地卵的孵化率显著低于隐蔽卵,而在低地孵化时,两种卵的孵化率无显着性差异。

在早期对孔雀鱼和大肠杆菌的研究中也发现了类似的情况。

这些研究表明,从细菌到脊椎动物都存在类似的适应性记忆现象。生物体的基因会记住祖先的环境,并在需要时表现出表型可塑性。

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